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計算機シミュレーションによる核酸立体構造の安定性とダイナミクスの網羅的解析

研究課題

研究課題/領域番号 16570132
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物物理学
研究機関東京大学

研究代表者

中村 周吾  東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助教授 (90272442)

研究期間 (年度) 2004 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2005年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2004年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
キーワード核酸 / ミニヘアピン分子 / 拡張アンサンブル法 / フォールディング / マルチカノニカル分子動力学法
研究概要

dGC(GAA)GCおよびループ部の3塩基を置換したDNAミニヘアピン分子について、マルチカノニカル分子動力学法およびLocal Enhanced Sampling(LES)による網羅的な構造サンプリングを行い、核酸ヘアピン構造の安定性の配列依存性を解析した。マルチカノニカル分子動力学法では、GAAループについてアンフォールド状態からフォールド状態への遷移がみられたので、ヘアピン構造形成と崩壊の過程を詳細に解析した。その結果、12塩基から成るRNA4ループヘアピン分子について天然構造から通常の分子動力学シミュレーションによって崩壊を解析したSorinらの研究結果では、ヘアピンの形成・崩壊のパスウェイとして、zipping/unzippingとcompaction/expansionの2種類が提案されているが、dGC(GAA)GCの場合は、compactionによるヘアピンの形成であると結論付けた。また、1,2,6,7番目の塩基対を保持したうえで、ループ部に対してLESによるサンプリングを行った。対象は、安定なdGC(GNA)GC(N=A, G, T, Cの4通り)および不安定なdGC(GAG)GC, dGC(GAC)GCとし、約10nsのシミュレーションを各配列につき数回行った。その結果、安定なdGC(GNA)GCについて天然構造と類似の構造が得られた。また不安定なGACについては、一定の構造に収束しなかった。GAAのrefolding過程を詳細に解析したところ、N=A, G, T, Cによらず、5番目→3番目→4番目の順に塩基がステムの上にスタックする共通のパスウェイが観察され、塩基配列の違いによるヘアピン構造のとりやすさの違いのメカニズムの一端を明らかにすることができた。以上により、計算機シミュレーションにより核酸ヘアピン構造の安定性の配列依存性を解析する基盤を確立した。

報告書

(3件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2005 2004

すべて 雑誌論文 (13件)

  • [雑誌論文] Structure, epitope mapping, and docking simulation of a gibberellin mimic peptide as a peptidyl mimotope for a hydrophobic ligand2005

    • 著者名/発表者名
      T.Murata, et al.
    • 雑誌名

      FEBS Journal 272

      ページ: 4938-4948

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Structure of the Terminal Oxygenase Component of Angular Dioxygenase, Carbazole 1,9a-Dioxygenase2005

    • 著者名/発表者名
      H.Nojiri, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Biology 351

      ページ: 355-370

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Crystal structure of the terminal cumene dioxygenase component of Pseudomonas fluorescens IP012005

    • 著者名/発表者名
      X.Dong, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 187

      ページ: 2483-2490

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A fast protein-protein docking algorithm using series expansion in terms of spherical basis functions2005

    • 著者名/発表者名
      K.Sumikoshi, et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 16th International Conference on Genome Informatics (GIW 2005) 16

      ページ: 161-173

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Structure of the Terminal Oxygenase Component of Angular Dioxygenase, Carbazole 1,9a-Dioxygenase2005

    • 著者名/発表者名
      H.Nojiri et al.
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Biology 351

      ページ: 355-370

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Structure, epitope mapping, and docking simulation of a gibberellin mimic peptide as a peptidyl mimotope for a hydrophobic ligand2005

    • 著者名/発表者名
      T.Murata et al.
    • 雑誌名

      FEBS J. 272(19)

      ページ: 4938-4948

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Structure of the Terminal Oxygenase Component of Angular Dioxygenase, Carbazole 1,9a-Dioxygenase2005

    • 著者名/発表者名
      H.Nojiri et al.
    • 雑誌名

      J.Mol.Biol. 351(2)

      ページ: 355-370

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Crystal structure of the terminal cumene dioxygenase component of Pseudomonas fluorescens IP012005

    • 著者名/発表者名
      X.Dong et al.
    • 雑誌名

      J.Bachteriol. 187(7)

      ページ: 2483-2490

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A fast protein-protein docking algorithm using series expansion in terms of spherical basis functions2005

    • 著者名/発表者名
      K.Sumikoshi et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 16th International Conference on Genome Informatics (GIW 2005) 16(2)

      ページ: 161-173

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Distributed shared arrays : Portable shared-memory programming interface for multiple computer systems2005

    • 著者名/発表者名
      A.Nomoto, Y.Watanabe, W.Kaneko, T.Terada, S.Nakamura, K.Shimizu
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2004 Symposium on Applications & the Internet (印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Improvement of accuracy of free-energy landscapes of peptids calculated with generalized Born model by using numerical solutions of Poisson's equation2004

    • 著者名/発表者名
      T.Ishizuka, et al.
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters 393

      ページ: 546-551

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Distributed shared arrays : Portable shared-memory programming interface for multiple computer systems2004

    • 著者名/発表者名
      A.Nomoto, et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2004 Symposium on Applications & the Internet

      ページ: 630-635

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Improvement of accuracy of free-energy landscapes of peptids calculated with generalized Born model by using numerical solutions of Poisson's equation2004

    • 著者名/発表者名
      T.Ishizuka, T.Terada, S.Nakamura, K.Shimizu
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters 393

      ページ: 546-551

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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